Method Article

[18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化

DOI:

10.3791/62460

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July 1st, 2021

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1State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology, The University of Hong Kong, 2Department of Medicine, Li Ka Shing Faculty of Medicine, The University of Hong Kong, 3Department of Diagnostic Radiology, Li Ka Shing Faculty of Medicine, The University of Hong Kong, 4School of Biomedical Sciences, Institute of Vascular Medicine, Chinese University of Hong Kong

In This Article

Summary

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マイクロPET/MRイメージングベースのアプローチを用いたマウスにおける熱発生性脂肪デポーの機能イメージングおよび定量。

Abstract

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褐色およびベージュ色の脂肪細胞は、現在、肥満およびメタボリックシンドロームの潜在的な治療標的として認識されている。非侵襲的分子イメージング法は、これらの熱発生性脂肪貯蔵所に重要な洞察を提供するために不可欠です。ここで、プロトコルは、マウス肩甲骨間褐色脂肪組織(iBAT)および鼠径部皮下白色脂肪組織(iWAT)における褐色およびベージュ色の脂肪細胞の活性を評価するためのPET/MRイメージングベースの方法を提示する。熱発生性脂肪貯蔵所の可視化および定量は、MRイメージングによって提供される正確な解剖学的情報と組み合わせると、放射性トレーサーとして非代謝可能なグルコース類似体である[18F]FDGを使用して達成された。PET/MRイメージングは、熱発生脂肪組織の相対的動員を評価するために、低温馴化および異なる脂肪デポーにおける[18F]FDGシグナルの定量が行われた7日後に実施された。iBATの除去は、マウスのiWATにおける冷熱誘発[18F]FDG取り込みを実質的に増加させた。

Introduction

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変化する栄養ニーズに対応して、脂肪組織は、身体のニーズを満たすために脂質貯蔵または動員モードのいずれかを採用するためのエネルギーキャッシュとして機能します1。さらに、脂肪組織はまた、通性熱発生とも呼ばれる非震え熱発生と呼ばれるプロセスを介して、体温調節において重要な機能を果たしている。これは典型的には、褐色脂肪組織(BAT)によって達成され、豊富なレベルのミトコンドリア膜タンパク質脱共役タンパク質1(UCP1)を発現する。プロトンキャリアとして、UCP1はプロトン輸送とATP生成2を解離して発熱します。低温刺激を受けると、BATにおける熱発生は交感神経系の活性化(SNS)によって動き始め、続いてノルエピネフリン(NE)の放出が続く。NEはβ3アドレナリン作動性受容体に結合し、細胞内サイクリックAMP(cAMP)の上昇をもたらす。その結果、CREBのcAMP/PKA依存性の関与(cAMP応答エレメント結合タンパク質)は、CREB応答エレメント(CRE)2への直接結合を介してUcp1転写を刺激する。BATに加えて、褐色様脂肪細胞も白色脂肪組織内に見出されるため、ベージュまたはブライト(ブラウン・イン・ホワイト)細胞と命名される1,3。特定の刺激(寒さなど)に応....

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Protocol

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以下に説明するプロトコルは、香港大学の動物ケアガイドラインに従っています。本試験に用いた動物は、8週齢のC57BL/6Jマウスであった。

1. 動物の外科的処置とコールドチャレンジ

  1. 肩甲骨間バット(iBAT)解剖を行う。
    1. ケタミン/キシラジン(100mg/kg体重ケタミンおよび10mg/kg体重キシラジン)の腹腔内注射によりマウスを麻酔する。麻酔後、マウスの髪を首から肩甲骨のすぐ下まで剃ります。
    2. 消毒後にマウスを加熱パッドの上に置き、マウスの背側正中線に沿って2cmの切開を行う。
    3. iBAT パッド (両側) を取り外します。偽操作グループでは、同じ切開を行いますが、iBATパッドはそのままにしておきます。
    4. 出血が止まった後、7mmのステンレス製の巻線クリップを使用して切開部を閉じます。
    5. 手術後、メロキシカム(飲料水中5mg / kg)をマウスに6日間与え、集中治療室(ICU)に14日間収容する。傷が治癒したらすぐにクリップを取り外します(7-10日)。
  2. マウスのコールドチャレンジ:マウスを熱中性(30°C)で14日間飼育する。13日目に、動物ケージを寒さ(6°C)で一晩予冷する。14日目に、マウスを環境チャンバー内に6°Cで7日間入れた。各ケージに2匹のマウスを置きます。

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Results

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この研究では、3群のマウス(1群あたりn = 3匹)がマイクロPET/MRイメージングを受け、そこで熱中性(30°C)または低温(6°C)のいずれかで7日間飼育した。1群のマウス(n=3)は、低温処理の前にiBATを除去した(iBATx)。この方法は、3匹のマウス全てにおいて白色脂肪組織活性の変化をもたらした。特に、[18F]FDG取り込みの顕著な増加は、マイクロPET/MRイメージングを用いたiWATで観察された(図1B-C)。この共同登録された画像データは、最大強度投影(MIP)として実証され、iWATは[18F]FDG取り込みの定量化を可能にするために明確に描写された。一貫して、ベージュ脂肪細胞の特徴的な形態である多座脂肪細胞は、偽手術群と比較して、iBATxマウス由来のiWATにおいてより顕著であった(図1D)。

この長.......

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Discussion

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この研究では、PET/MRベースのイメージングと、小動物における機能的な茶色およびベージュの脂肪組織の定量化が記述されました。この方法は、非代謝性グルコース類似体[18F]FDGをイメージングバイオマーカーとして使用し、非侵襲的な方法でグルコース需要の高い脂肪組織を同定する。MRは良好な軟部組織のコントラストを提供し、脂肪脂肪組織を隣接する軟部組織および筋肉からよりよく区別することができる。PETと組み合わせると、高いグルコース利用率の結果として活性化された脂肪細胞を正確にイメージングおよび定量することができます。ここで概説した実験条件は、[18F]FDG PET を使用して生体内での iBAT および iWAT のアップレギュレーションを研究することの実現可能性を強調しており、新薬候補の熱発生的影響の評価に潜在的に有用である。さらに、このプロトコルは、特別に設計された動物用ベッドを使用して複数のマウスを同時にイメージングすることにより、ハイスループット形式に簡単に変更できるため、コストと時間でイメージングデータの統計的検出力と信頼性が向上します

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Disclosures

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著者らは、開示する利益相反はありません。

Acknowledgements

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我々は、中国国家自然科学財団(NSFC)-優秀若手科学者基金(香港及びマカオ)(81922079)、香港研究助成評議会一般研究基金(GRF 17121520及び17123419)、及び香港研究費協議会共同研究基金(CRF C7018-14E)の小動物イメージング実験に対する支援に感謝する。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
0.9%滅菌生理食塩水BBraun0.9%塩化ナトリウム静脈内注入、500 mL
5 mLシリンジテルモSS05L5 mLシリンジ ルアーロック
用量キャリブレーターBiodexAtomlab 500
眼潤滑剤アルコンデュラティアーズ滅菌眼潤滑剤軟膏、3.5 g
インスリンシリンジテルモ10ME2913針付きインスリン注射器
1 mL InterView Fusion ソフトウェアMedisoバージョン 3.03後処理および画像解析ソフトウェア
IsofluraneChanelle PharmaIso-Vet、吸入麻酔薬、250 mL
KetamineAlfasan International B.V.HK-37715ケタミン 10% 注射液、10 mL
医療用酸素Linde HKO101-HR圧縮ガス、純度 99.5%
メタカムベーリンガーインゲルハイム5 mg/mL 犬猫注射用メロキシカム溶液、10 mL
nanoScan PET/MR スキャナーMediso3 Tesla MR
Nucline nanoScan ソフトウェアMedisoバージョン 3.0スキャナーオペレーティングソフトウェア
傷口クリップReflex 7203-1007mm ステンレス鋼巻き口クリップ、20クリップ
XylazineAlfasan International B.V.HK-56179キシラジン2%注射液、30mL

References

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  1. Rosen, E. D., Spiegelman, B. M. What we talk about when we talk about fat. Cell. 156 (1-2), 20-44 (2014).
  2. Cannon, B., Brown Nedergaard, J. adipose tissue: function and physiological significance. Physiological Review. 84 (1), 277-359 (2004).
  3. Jal Wu,, et al.

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Brown Adipose TissueBeige Adipose TissuePET MR Imaging18F FDG UptakeThermogenic AdipocytesCold AcclimationInterscapular Brown FatInguinal White FatMouse ImagingAdipocyte Quantification

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